JP3126134B2 - ニトリロアミドの製造方法 - Google Patents

ニトリロアミドの製造方法

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【発明の詳細な説明】 本発明は要約すると以下のとおりである。
a) 式 式中、R1、R2及びR3は独立に1〜20の炭素原子を有する
アルキレン基から選択される、 を有するニトリロトリニトリルをpH7のリン酸塩緩衝剤
に懸濁し飽和させることにより、ニトリロトリニトリル
の飽和水性懸濁液を含む基質をスラリー反応器で調製
し、 b) ニトリルヒドラターゼ作用を有する遊離又は固定
化の全セル微生物をバイオリアクターで調製し c) (a)からの基質をフィルターに通し(b)のバ
イオリアクターに循環させ、基質を(b)の全セルによ
り5〜25℃で水和し対応するニトリロモノ−、ジ−又は
トリ−アミド生成物を生成する工程を含むニトリロモノ
−、ジ−又はトリ−アミド生成物を選択的に製造する方
法。
発明の分野 本発明は、水溶液中で適度な反応条件下で高純度のニ
トリロ−モノ、ジ−又はトリ−アミドを製造する方法に
関するものである。
従来技術 ニトリロモノ酢酸アミド及びニトリロトリ酢酸アミド
は化学的な加水分解により製造できることが知られてい
る。例えば、米国特許第3,560,551号には次式で表され
るニトリロモノアミドを合成する方法が開示されてい
る。
その製造方法は、次式で表される化合物を約15℃〜95
℃で過酸化水素水溶液と反応させ、生成物を分離、回収
することからなる。
式中、R1、R2及びR3は独立1〜20の炭素原子を有るア
ルキレン基から選択される。
しかしながら、この方法では高価な溶媒、中間分離工
程及び高温高圧工程が含まれかつ収率が低く選択性に乏
しい。
ニトリルヒドラターゼ酵素はモノ−ニトリル及びジ−
ニトリルを水和して対応するアミドを生成する働きがあ
ることで知られてきた。しかしながら、これらの酵素は
特異な基質であり、水溶液に完全に溶解するニトリルを
転化できるだけである。
次式を有する水溶液に実際には不溶であるトリニトリ
ルは、本発明の方法下でニトリルヒドラターゼ作用を有
する酵素又は微生物の助けにより選択的に水和されニト
リロモノ−アミド又はニトリロジ−アミド又はニトリル
トリ−アミドに転化されることが発見された。
式中、R1、R2及びR3は1〜20の炭素原子を有するアル
キレン基から独立に選択される。
詳細な説明 本発明の方法は、三個のシアノ基のうちただ一個又は
二個又は三個すべてを対応するモノ−又はジ−又はトリ
−アミドに選択的に転化する強いニトリルヒドラターゼ
作用を有するすべての微生物又は酵素の全セルを用いる
ことにより次式を有するニトリロトリニトリルを水和す
ることを目的としている。
式中、R1、R2及びR3は1〜20の炭素原子を有るアルキ
レン基から独立に選択される。
具体的に説明すると、本発明の方法に基づき好ましく
はpH7.0のリン酸塩緩衝剤中で次式を有するニトリロト
リニトリルの水性飽和懸濁液を含む基質をスラリー用反
応容器中で調整する。その基質を対応するニトリルモノ
−アミド又はニトリルジ−アミド又はニトリトリ−アミ
ドを製造する反応条件下でニトリルヒドラターゼ作用を
有する微生物又は酵素の全セルと接触させるために連続
的に滴下する。
強いニトリルヒドラターゼ作用を有する適切な微生物
種は、スードモナス(Pseudomonas)、グルコノバクタ
ー(Gluconobacter)、アグロバクテリウム(Agrobacte
rium)、アセトバクター(Acetobacter)、アクロモバ
クター(Achromobacter)、アシネトバクター(Acineto
bacter)、アルカリジェネス(Alcaligenes)、シトロ
バクター(Citrobacter)、エントロバクター(Enterob
acter)、アーウイニア(Etwinia)、エシェリチア(Es
cherichia)、クレーブシーラ(Klebsiella)、プロチ
ュース(Proteus)、セラチア(Serratia)、イェルシ
ニア(Yersinia)、クロオモバクテリウム(Chromobact
erium)、アエロモナス(Aeromonas)、ビブリオ(Vibr
io)、フラボバクテリウム(Flavobacterium)、ミクロ
コッカス(Micrococcus)、スタフィロコッカス(Staph
ylococcus)、ストレプトコッカス(Streptococcus)、
バシラス(Bacillus)、クロストリジウム(Clostridiu
m)、ラクトバシラス(Lactobacillus)、リューコノス
トック(Leuconostoc)、ブリービバクテリウム(Brevi
bacterium)、セルロモナス(Cellulomonas)、コーリ
ネバクテリウム(Corynebacterium)、ミクロバクテリ
ウム(Microbacterium)、プロピオニバクテリウム(Pr
opionibacterium)、マイコバクテリウム(Mycobacteri
umu)、ストレプトマイシス(Streptomyces)、バクテ
リジュウム(Bacteridiumu)、カエトメラ(Chaetomell
a)、セプトリア(Septoria)、ヂプロヂア(Diplodi
a)、アーソロバクター(Arthrobacter)、ノーカーヂ
ア(Nocardia)、ステンフィリウム(Stenphylium)、
トリロプシス(Torylopsisi)、フォーマ(Phoma)、コ
ノシリウム(Conothyrium)、ミロセシュム(Myrotheci
um)、ペスタロチア(Pestalotia)、メランコニウム
(Melanconium)、エピコッカム(Epicoccum)、ペニシ
リウム(Penicillium)、アスパージラス(Aspergillu
s)、セペドニウム(Sepedonium)、フージジウム(Fus
idium)、オイジオデンドロン(Oidiodendron)、セフ
ァロスポリウム(Cephalosporiumu)、スッコプラリオ
プシス(Scopulariopsis)、パエシロミシス(Paecilom
uces)、バーチシリウム(Verticillium)、トリコセシ
ウム(Tricothecium)、プルラリア(Pullularia)、モ
ノトスポラ(Monotospora)、グラドスポリウム(Clado
sporium)、ヘルミンソスポリウム(Helminthosporiu
m)、クリソスポリウム(Chrysosporium)、ロードトル
ーラ(Rhodotorula)、クレックラ(Kloeckera)、ゲト
リクーム(Geotrichum)及びフーサリウム(Fusarium)
並びにアグロバクテリウムラジオバクター(Agrobacter
ium radiobacter)、スードモナスアエロジノサ(Pseu
domanas aeroginosa)、スードモナスフルオレッセン
ス(Pseudomonas fluorescens)、スードモナスプチダ
(Pseudomonas putida)、コーリネバクテリウムニト
リロフィラス(Corynebacterium nitrilophilus)、コ
ーリネバクテリウムスードジフィテリチキウム(Coryne
bacterium pseudodiphteriticum)、ノーカージアロー
ドクラス(Nocodia rhodochrous)、セシェリチアコリ
(Escherichia coli)、ニューロスポラクラッサ(Neu
rospora crassa)、ラシラスシルベストリス(Lathyru
s sylvestris)、ラシラスオドラタス(Lathyrus odo
ratus)、ビシアビッロサ(Vicia villosa)及びブリ
ービバクテリウム(Brevibacterium)系統である。
第一の具体例では、基質をスラリー反応器からポンプ
でくみ出しまずフィルターに通しスラリー懸濁液から可
溶性のニトリルを分離し、ついで強いニトリルヒドラタ
ーゼ作用を有する固定化酵素又はセルを含むバイオレア
クターカラムに通す。その固定化セルは選択されたバイ
オマスを濾過した殺菌水及びアルギン酸ナトリウムと混
合することにより調整される。この混合物をプリリング
カラムに入れ、塩化カルシウム溶液に分散しプリルを作
り、ついで、それを約10から20メッシュの間で分級す
る。ついでそのプリルを洗浄し、バイオリアクターカラ
ムに詰める。スラリー反応器からのその濾過された可溶
性のニトリルをバイオリアクター中を循環させ、固定化
酵素と接触させ選択的に水和して対応するモノ−、ジ−
又はトリ−アミド生成物に転化する。その生成物は連続
的にスラリー反応器へ再循環され、そこでさらにそのニ
トリル基質を溶解する。バイオリアクターとスラリー反
応器の両方は5℃から10℃の温度範囲に保たれる。
第二の具体例では、基質をスラリー反応器からポンプ
でくみ出しまずフィルターに通し、残留スラリー懸濁液
から可溶性のニトリルを分離し、ついて一定温度に設定
したバイオリアクター中で強いニトリルヒドラターゼ作
用を有する微生物の遊離セル又は酵素と接触させ反応さ
せる。そのセルはそのニトリルを水和して対応するモノ
−、ジ−、又はトリ−アミド生成物に転化する。つい
で、そのバイオリアクター中の遊離セルと生成物の混合
物を、ポンプでくみ出し超微細フィルターに通し、その
セルを液体生成物から分離し、遊離セルをバイオアクタ
ーに戻し、その液体生成物をスラリー反応器に戻し、そ
こでニトリル基質を溶解する目的に使用する。反応系は
5℃から25℃の温度に保たれる。
さらに詳しく説明せずとも、先行技術に熟知している
者は、前記した詳細な記述を用いて本発明をじゅうにぶ
んに利用できるものと信じる。本発明の原理、好ましい
具体例及び製造方法は、上記の明細に記述されてきた。
以下の実施例は、本発明の原理にもとづいた発明を具体
的に説明するために記載されているが、しかし、本明細
書の特許請求範囲に示される以外に本発明をなんら制限
するものではない。先行技術に熟知している者であれ
ば、本発明の精神にもとづかなくても変化及び変更をす
ることができるであろう。特にことわりがなければ、部
及び百分率は重量である。
実施例 実施例1. 基質のスラリー状溶液は40グラムのニトリロトリアセ
トニトリルを2リットルのpH7のリン酸塩緩衝剤に懸濁
し飽和させることにより調整された。その基質スラリー
状溶液はラリー反応器中で混合され、連続的に280mlのp
H7のリン酸塩緩衝剤中のリーブバクテリウム(Brevibac
terium)A4のセルパスタ63gを含むバイオリアクターに
循環した。その溶液(生成物)及びセルは超微細フィル
ター(100,000M.W.カットオフ)を使用して同時に分離
され、その分離された生成物はスラリー反応器に回収さ
れ、そのセルはバイオリアターに回収された。それらの
反応器の温度は10℃に保たれた。24時間連続的に反応後
そのニトリルは純粋なNTA−モノアミドジニトリルに転
化され、96時間後にはNTAジアミドモノニトリル及びNTA
トリアミド水溶液に100%転化された。それらの生成物
はフリーズドライ法によりその水溶液から回収され、HP
LC、HPLC/MS及びNMRにより90%NTA−ジアミド及び10%N
TA−トリアミドとして同定された。
実施例2. 100gのニトリロトリアセトニトリルを3リットルのpH
7のリン酸塩緩衝剤に懸濁及び飽和した。この基質溶液
を濾過して連続的ポンプでコーリネバクテリウム(Cory
nebacterium)N771のセルパスタ70gを含む反応器に送り
出した。その反応器は10℃1気圧で約72時間保たれた。
そのセルは実施例1に記載したように超微細フィルター
を使用してその水溶液から分離された。その生成物はHP
LC及び質量分析器により90%ニトリロジアセトアミド及
び10%ニトリロトリアセトアミドとして同定された。
実施例3. 基質スラリー溶液は2リットルのpH7のリン酸塩緩衝
剤に25gのニトリロトリアセトニトリルを懸濁、飽和す
ることにより調整された。この基質スラリー溶液はスラ
リー反応器中で循環され、濾過され、次の方法にもとづ
くニトリルヒドラターゼを有する固定化セルを含むカラ
ムにポンプで送り出された。ブリービバクテリウム(Br
evibacterium)R−312のセル60gを脱イオン水240mlと
混合した。アルギン酸ナトリウム(I6 400、シノポー
トインターナショナル)20gをそのアルギン酸ナトリウ
ムが充分に溶解するまで脱イオン水1200mlと混合した。
そのセルを含むその混合物は冷却条件下でそのアルギン
酸ナトリウムと混合した。この混合物は、ついで、底部
にシリンジEFDチップ5114B(2mm)を取り付けたプリリ
ングカラムに入れ、1リットルのcaCl溶液(14g/)に
分散された。固定化プリル625gが回収された。そのプリ
ルはカラムに入れられ、ニトリロトリアセトニトリルス
ラリー反応物からのその溶液を実施例1に記載した同じ
条件下でカラム中を循環させた。72時間の反応後、水溶
液状の85%ニトリロジアセトアミド及び15%ニトリロト
リアセトアミドが回収された。
実施例4. 本実施例により、ニトリロトリニトリルは連続プロセ
スにより対応するニトリルモノ−、ジ−又はトリ−アミ
ドに水和されることが示される。基質3バッチは、pH7
のリン酸塩緩衝剤2リットルにそれぞれニトリロトリア
セトニトリル50、50及び75gを懸濁、飽和させることに
より調整された。固定化セルを含むカラムは実施例3に
記載されたように調整された。第一の基質懸濁液は、10
0%転化されるまでカラム中を10℃で連続的に循環させ
た。第二のバッチ50gは、転化が完了するまで連続的に
カラム中を循環させそのスラリー反応物に転化された。
第三のバッチ75gは上記に記載したように加え循環させ
た。その反応物は14日間連続的に処理された。ニトリロ
トリアセトニトリルの3バッチは水和されて85%NTA−
ジアミド及び15%NTA−トリアミド(HPLCにより同定さ
れた)を含む生成混合物に転化された。そのNTA−ジア
ミド及びNTA−トリアミドの生成混合物は再結晶法によ
り回収され、全量で168gの乾燥結晶が得られた。
実施例5. 実施例4から得られた混合生成物10gは1リットルの
水に懸濁し、弱アニオン交換樹脂(例えばDowex AD−
8)を含むイオン交換カラムに1モルのH2SO4を用いて
流速15ml/minで充填された。ついで、そのカラムは10%
水酸化アンモニウムを用いて洗浄、抽出された。その抽
出物を回収して蒸発し純度の高いニトリロジアセトアミ
ド結晶8gが生成された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI (C12P 13/02 C12R 1:15) (72)発明者 ルーベン・セオフイラス・ランド アメリカ合衆国ニユージヤージイ州 08618 ユーイング・ペニントンロード 1908 (72)発明者 ジエイムズ・フレデリツク・ウオルター アメリカ合衆国メリーランド州20861 アシユトン・アシユランドドライブ 1008 (56)参考文献 米国特許3560551(US,A) 日本農芸化学会誌(1988)Vol. 62,No.4,p.768−771 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 237/06 C07C 255/24 C12P 13/02 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG) CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式 式中、R1、R2及びR3は1〜20の炭素原子を有るアルキレ
    ン基から独立に選択される、 を有するニトリロトリニトリルをpH7のリン酸塩緩衝剤
    に懸濁し飽和させることにより、調製されたニトリロト
    リニトリルの飽和水性懸濁液とニトリルヒドラターゼ作
    用を有する微生物又は酵素の全セルとを5〜25℃で接触
    させて対応するニトリロ−モノ、ジ−又はトリアミド生
    成物を生成することからなるニトリロモノ−、ジ−又は
    トリ−アミドの選択的製造方法。
  2. 【請求項2】a) 式 式中、R1、R2及びR3は独立に1〜20の炭素原子を有する
    アルキレン基から選択される、 を有するニトリロトリニトリルをpH7のリン酸塩緩衝剤
    に懸濁し飽和させることにより、ニトリロトリニトリル
    の飽和水性懸濁液を含む基質をスラリー反応器で調製
    し、 b) ニトリルヒドラターゼ作用を有する微生物又は酵
    素の全セルの水溶液をバイオリアクターで製造し c) (a)からの基質をフィルターを通し(b)のバ
    イオリアクターに循環させ、基質と微生物又は酵素とを
    5〜25℃で接触反応させ、ニトリルを水和させニトリロ
    モノ−、ジ−又はトリ−アミド生成物を生成し、 d) 純粋な生成物を分離する 工程を含むニトリロモノ−、ジ−又はトリ−アミドを選
    択的に製造する連続的方法。
  3. 【請求項3】式 を有する化合物。
  4. 【請求項4】a) 式 式中、R1、R2及びR3は独立に1〜20の炭素原子を有する
    アルキレン基から選択される、 を有するニトリロトリニトリルをpH7のリン酸塩緩衝剤
    に懸濁し飽和させることにより、ニトリロトリニトリル
    の飽和水性懸濁液を含む基質をスラリー反応器で製造
    し、 b) 高いニトリルヒドラターゼ作用を有する酵素の又
    は微生物の固定化された全セルをカラム中で製造し c) (a)からの基質をフィルターに通し(b)のカ
    ラムに循環させ、基質と微生物又は酵素とを5〜25℃で
    接触反応させニトリロモノ−、ジ−、又はトリ−アミド
    生成物を生成し、 d) 純粋な生成物を分離する 工程を含むニトリロモノ−、ジ−又はトリ−アミドを選
    択的に製造する連続的方法。
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US5552305A (en) * 1995-03-30 1996-09-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Biocatalytic conversion of azobisnitriles to cyanoamides or diamides using Pseudomonas, Rhodococcus or Brevibacterium
AU7514896A (en) * 1995-10-06 1997-04-28 E.I. Du Pont De Nemours And Company Nucleic acid fragments encoding stereospecific nitrile hydratase and amidase enzymes and recombinant microorganisms expressing those enzymes useful for the production of chiral amides and acides

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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日本農芸化学会誌(1988)Vol.62,No.4,p.768−771

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